反渗透复合膜抗污染能力应用研究.docVIP

反渗透复合膜抗污染能力的研究 摘要：反渗透复合膜广泛用于海水淡化、超纯水制备和废水处理，但是目前制约它进一步广泛应用的主要难点是膜污染。本文概述了反渗透膜的特点、表面性质以及其对分离特性的影响。并且用例子详细介绍了膜改性技术——表面涂层和表面接枝，结果显示这些技术能够有效增强膜的抗污染能力。 关键词：反渗透膜；抗污染；改性 Research in Antifouling of Reverse Osmosis Composite Membrane Lijuan Liu （Chemical Engineering Institute, East China University of Science and Technology, 030090929） Abstract: Reverse Osmosis(RO) membrane are widely used in seawater desalination, ultra pure water preparation, waste water treatment. However, the successful utilization of RO technology is greatly limited by fouling, which is a major obstacle for the membrane application. This paper gives an introduction of composite reverse Osmosis membrane. The surface properties of membrane and the influence of these properties were reviewed. Otherwise, modification techniques including surface coating and grafting are presented in this paper by examples. These techniques have enhanced the antifouling of reverse osmosis composite membranes. Key word: Reverse osmosis membrane; antifouling; modification 膜污染是指与膜接触的料液中微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜发生物理、化学作用或因浓差极化使某些溶质在膜表面浓度超过其溶解度及机械作用而引起的在膜面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜通量与分离特性明显下降的不可逆变化现象[1, 2]。反渗透膜已被用于海水淡化、超纯水制备[3]，但目前制约它进一步广泛应用的难点之一仍是膜污染。本文概述了反渗透膜的特点、表面性质以及其对分离特性的影响。并且用例子详细介绍了膜改性技术的两项技术表面涂层和表面接枝，结果显示这些技术能够有效增强膜的抗污染能力。 1 反渗透复合膜的概述 1.1 反渗透原理 当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透处理的基本原理。Fig.1 Principle of reverse osmosis 1.2 反渗透分离机理 反渗透分离机理，至今科学家们都无法完全明确解释学界对于反渗透分离机理的解释主要流行以下三种理论：溶解-扩散模型Lonsdale等人提出具体过程分为：第一步，溶质和溶剂在膜的料液侧表面外吸附和溶解；第二步，溶质和溶剂之间没有相互作用，他们在各自化学位差的推动下以分子扩散方式通过反渗透膜的活性层；第三步，溶质和溶剂在膜的透过液侧表面解吸。在以上溶质和溶剂透过膜的过程中，一般假设第一步、第三步进行的很快，此时透过速率取决于第二步由于膜的选择性，使混合物得以分离。优先吸附毛细孔流理论当液体中溶有不同种类物质时，其表面张力将发生不同的变化。当水溶液与高分子多孔膜接触时，若膜的化学性质使膜对溶质负吸附，对水是优先的正吸附，则在膜与溶液界面上将形成一层被膜吸附的一定厚度的纯水层。它在外压作用下，将通过膜表面的毛细孔，从而可获取纯水。 　　 氢键理论在压力作用下，溶液中的水分子和醋酸纤维素的活化点——羰基上的氧原子形成氢键，而原来水分子形成的氢键被断开，水分子解离出来并随之移到下一个活化点并形成新的氢